高压流体条件下叶蛇纹石摩擦特性及其对俯冲带慢滑移事件的启示
Frictional properties of antigorite under high pore-fluid pressure and implications for slow-slip events in subduction zones作者机构：中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029
出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)
年 卷 期：2023年第66卷第4期
页 面：1334-1347页
核心收录：
学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学]
主 题：高压流体 叶蛇纹石 慢滑移 摩擦系数 速度依赖性 俯冲带
摘 要：为了探讨在俯冲带构造加载环境中叶蛇纹石矿物的摩擦力学性质,我们使用叶蛇纹石作为实验样品,开展了高压流体条件下的摩擦滑动实验研究.实验在气体介质的高温高压三轴实验系统中进行,实验中的有效正应力为30 MPa,孔隙流体压力为100 MPa,温度范围为100~500℃.实验过程中为了得到叶蛇纹石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向加载速率在1.0μm·s^(-1)、0.2μm·s^(-1)和0.04μm·s^(-1)之间进行切换.实验结果发现在实验温度范围内叶蛇纹石的摩擦强度系数随着温度的升高表现出系统的降低趋势,摩擦系数从100℃的0.81降低到500℃的0.41.在高于300℃的温度条件下,叶蛇纹石的剪切力学曲线表现出显著的位移弱化现象.在300℃的温度条件下,叶蛇纹石在0.2~1.0μm·s^(-1)的加载速率范围内表现出速度强化的摩擦行为,而在0.04μm·s^(-1)的加载速率下表现为速度弱化.在100~200℃以及400~500℃的温度条件下皆表现为速度强化.我们的实验研究表明在俯冲带地幔楔附近的高压流体条件和低有效正压力环境下,叶蛇纹石矿物可以促成慢滑移现象,但是其背后的物理机制可能与已有的认知(不稳定的摩擦滑动由叶蛇纹石脱水过程所控制)不同.这为我们探讨俯冲带慢滑移现象的物理过程和机制提供了新的思路.
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